Pravilnik tipa Instrument

Definicija

Pripomočki, ki uporabljajo pravokotni element za merjenje napetosti in toka, so znani kot pravokotni pripomočki. Pravokotni element pretvori izmenični tok (AC) v enosmeren tok (DC), ki ga nato kaže DC-odzivna merilna naprava. Zaznavno sredstvo je pogosto stalnomagnetni premikajoči se čevni (PMMC) pripomoček.

Pravokotni pripomočki imajo višjo občutljivost v primerjavi s premikajočimi se čevnimi in elektrodinamometričnimi pripomočki, kar jih čini primernimi za merjenje toka in napetosti. Shema vezja pravokotnega pripomočka je prikazana na spodnji sliki, ki prikazuje štiri diode, ki delujejo kot pravokotni element.

Omotnični upornik Rs se uporablja za omejevanje toka, tako da njegova vrednost ne preseže specifikacije PMMC pripomočka.

Pravokotni Element

Pravokotni element pretvori izmenični tok (AC) v enosmeren tok (DC), zato zagotavlja enosmeren tok skozi PMMC pripomoček. Pogosti materiali za pravokotne elemente so oksid bakra, seleńne celice, germanijevi diodi in silicijevi diodi.

Pravokotni element ima ničelni upornik v prednapeto stanje in neskončni upornik v obratno napeto stanje, lastnost, ki je ključna za pravokotnost.

Karakteristična Krivulja Pravokotnega Elementa

Karakteristična krivulja pravokotnega vezja je prikazana na spodnji sliki. Idealno bi pravokotni element imel noben padec napetosti v prednapeto smer in blokiral vse tok v obratno smer.

V praksi pa to ni mogoče. Realna karakteristična krivulja pravokotnega elementa je prikazana na spodnji sliki.

Polovnični Pravokotni Vez

Spodnja slika prikazuje polovnični pravokotni vez. Pravokotni element je povezan zaporedno z virom napetosti, omotničnim upornikom in stalnomagnetnim premikajočim se čevnim (PMMC) pripomočkom. Prednapeti upornik dioda je predpostavljen kot zanemarljiv.

Ko je na vezju priključen vir enosmerne napetosti, tok Im teče skozi vez, z velikostjo enako V/(Rm + RS). Ta tok povzroči polni odmik v pripomočku.

Ko je na isti vezji priključen izmenični vir napetosti, pravokotni element pretvori izmenično napetost v enosmeren tok, kar da pravokotni izhod skozi pripomoček. PMMC pripomoček se odmakne glede na povprečno vrednost toka, ki je odvisen od povprečne napetosti izmeničnega vira.

Povprečna Vrednost Napetosti

Zgoraj navedeno računanje kaže, da je občutljivost pripomočka za izmenični tok 0,45-krat občutljivost za enosmeren tok.

Celoviti Pravokotni Vez

Shema celovitega pravokotnega vezja je prikazana na spodnji sliki.

Enosmeren tok, ki je priključen na vez, povzroči polni odmik PMMC merilca. Sinusoidna napetost, ki se uporablja na merilcu, je izražena kot

Za enako vrednost napetosti je povprečna vrednost izmeničnega toka 0,9-krat toliko kot enosmeren tok. Drugače povedano, občutljivost pripomočka za izmenični tok je 90 % občutljivosti za enosmeren tok.

Občutljivost celovitega pravokotnega vezja je dvojno večja kot občutljivost polovničnega pravokotnega vezja.

Občutljivost Pravokotnih Pripomočkov

Občutljivost pripomočka odraža, kako se merjena količina spreminja od vhoda do izhoda, na primer, občutljivost pravokotnega pripomočka za enosmeren tok.

Občutljivost AC pravokotnega pripomočka je odvisna od vrste pravokotnega elementa, ki se uporablja v vezju.

Faktori, ki Vplivajo na Delovanje Pravokotnih Pripomočkov

Slednjih faktorjev vpliva na delovanje pripomočka, ko se uporablja z izmeničnim tokom:

Učinki Valovne Oblike

Pravokotni pripomočki so kalibrirani glede na RMS (root-mean-square) vrednost napetosti in toka. Faktor oblike za polovnične in celovite pravokotne pripomočke je fiksiran za kalibrirano lestvico. Če se uporabi valovna oblika z drugačnim faktorjem oblike, bodo nastopile napake branja zaradi neujemanja valovne oblike.

Učinek Spremembe Temperature

Upornost pravokotnega elementa se spreminja z temperaturo, kar vneseta napake v meritve pripomočka.

Učinek Visoko Frekvenčnega Toka

Pravokotni pripomočki imajo nenatančne kapacitivne lastnosti, ki dopuščajo, da visoko frekvenčni toki prosto pretečejo in vplivajo na meritve.

Zmanjšanje Občutljivosti

Občutljivost pravokotnih pripomočkov za izmenični tok je manjša kot občutljivost za enosmeren tok.

Prednosti Pravokotnih Pripomočkov

• Razširjen Frekvenčni Dobiček: Deluje od 20 Hz do visokih frekvenc.

• Nizko Potrošnjo Teka: Za voltmetre je operativni obseg toka veliko nižji kot pri drugih AC pripomočkih.

• Enakomerne Lestvice: Ponuja enakomerne lestvice na širokem območju merjenja.

• Umerena Natančnost: Doseže ±5% natančnost pod normalnimi delovalnimi pogoji.

Uporaba Pravokotnih Pripomočkov

• Meri napetosti v obsegu od 50–250 V.

• Uporablja se kot milliampermetri ali mikroampermetri.

• Uporablja se v komunikacijskih vezjih za merjenje signalov.

• Opomba: Občutljivost AC pravokotnega voltmetra je manjša kot občutljivost DC voltmetra, kar povzroča večji učinek opterečenosti pri merjenju AC.